Chińczycy zbudowali robota-rybę, który swobodnie pływa na głębokości 4000 m
Miękka robotyka to mniej rozpoznawalna gałąź robotyki, w której wykorzystuje się giętkie, elastyczne materiały. Umożliwia to szereg zastosowań w medycynie, przemyśle czy badaniach głębinowych. Naukowcy z Chin i Malezji zbudowali miękkiego robota-rybę, który porusza się jak jego biologiczny odpowiednik, a także jest w stanie wytrzymać wysokie ciśnienie, zanurzając się na głębokości nawet powyżej 4000 metrów. Roboty naśladujące zwierzęta znamy dobrze z filmów, gdzie stanowią efekty specjalne. Tu jednak biomimetyka jest zupełnie realna.
Spis treści:
Miękka robotyka. Jak maszyny naśladują ludzi i zwierzęta?
Przez wiele dekad wizerunek robota sprowadzał się do kanciastego pudła z równie topornymi kończynami i głową. Współcześnie robotyka na potęgę wykorzystuje biomimetykę, czyli naśladowanie istot biologicznych - ludzi i zwierząt. Kopiowanie rozwiązań takich jak układ szkieletu czy tkanki miękkie pozwala robotom sprawnie poruszać się i wykonywać zadania w warunkach, do których żywe istoty przystosowała ewolucja, a z którymi nie radzą sobie roboty sztywne - lepiej sprawdzające się przede wszystkim w przemyśle i produkcji.
Roboty miękkie są budowane z wykorzystaniem miękkich, elastycznych materiałów żelowych, silikonowych czy elastomerowych, dzięki którym ich anatomia bardziej przypomina naturalną. Materiały miękkie są bardziej sprężyste, deformujące się w sposób odwracalny oraz zdolne do adaptacji do różnych warunków i interakcji z otoczeniem. Nasuwa się słynny cytat z Bruce'a Lee: "Bądź jak woda, mój przyjacielu".
Zbudowane z miękkich materiałów urządzenia potencjalnie mogą sprawdzić się w scenariuszach wymagających zmienności kształtu i precyzyjnego manewrowania w trudno dostępnych miejscach. To sprzyja zastosowaniu miękkiej robotyki w medycynie, ratownictwie, badaniach głębinowych, a nawet przemyśle kosmicznym.
Robot-ryba może pływać swobodnie na głębokości 4000 m
Naukowcy z Chin i Malezji, którzy opracowali miękkiego robota-rybę, zwracają uwagę na zalety miękkich robotów w eksploracjach głębi oceanicznych. Ich wytrzymałość na wysokie ciśnienie, elastyczna budowa i niewielki wpływ na środowisko czynią je idealnymi kandydatami do tego typu zadań. Z drugiej strony w trudnych warunkach dochodzi do usztywniania się miękkich materiałów, co stanowi powszechne wyzwanie. Jak poradzili sobie z nim inżynierowie?
"Zintegrowaliśmy ciekły plastyfikator dielektryczny z elektrohydraulicznym robotem miękkim. Pełni on dwie kluczowe funkcje - zmiękczacza, który pozwala zachować miękkość powłoki polimerowej, oraz płynu elektrohydraulicznego zapewniającego efektywniejszą pracę. Ponadto, wykorzystując otaczającą wodę morską jako elektrody przemienne, zapobiegamy gromadzeniu się ładunku w warstwach dielektrycznych, umożliwiając stałą wydajność działania" - wyjaśniają twórcy robota-ryby w artykule na łamach "Science Robotics".
Miękki robot głębinowy wytrzymał testy na dużych głębokościach. Został zanurzony na ok. 1360, 3176 i 4071 metrów, zachowując przy tym zdolności "wykrywania otoczenia, poruszania się po skomplikowanych trajektoriach i odporności na niestabilne zakłócenia". Autorzy traktują swoją pracę jako uogólnione ramy do tworzenia kolejnych miękkich materiałów i opartych na nich robotów przeznaczonych do eksploracji głębin oceanicznych w prawdziwym świecie.
Roboty biomimetyczne to więcej niż efekty specjalne w filmach
Podobnie jak roboty humanoidalne naśladują ludzi, tak cała kategoria robotów biomimetycznych naśladuje inne żywe organizmy w obszarze ich budowy, zakresów ruchu czy materiałów konstrukcyjnych. Istnieją już choćby roboty przypominające węże, ptaki, owady, ryby, psy czy gepardy. Częściowo z tą dziedziną krzyżuje się animatronika, czyli zastosowanie systemów mechanicznych do animowania fikcyjnych postaci w filmach. To jednak zwykle tylko część efektów specjalnych (np. dinozaury w Jurassic Park czy dziecko w Eraserhead) mających wywołać odpowiednie wrażenie na widzu.
W przypadku robotów do wykorzystania w scenariuszach z prawdziwego świata są one w stanie naprawdę poruszać się po trudnych terenach i wykonywać zadania tam, gdzie obecność żywych ludzi lub zwierząt narażałaby ich na niebezpieczeństwo lub też była po prostu mniej opłacalna.
Konstrukcja opracowana przez chińskich i malezyjskich inżynierów potrafi przykładowo płynąć po linii prostej i slalomem czy też zawracać po trajektorii w kształcie litery "U". Robotyczna ryba może przy pomocy kamery prowadzić obserwacje życia morskiego na dużych głębokościach, pływając pośród innych zwierząt morskich i nie odstraszając ich. Urządzenia tego typu mogą też służyć do szpiegowania... nie tylko zwierząt, ale np. kabli podmorskich czy okrętów podwodnych.
Źródło: Guorui Li et al., Plasticized electrohydraulic robot autopilots in the deep sea. Sci. Robot. 10, eadt8054 (2025). DOI:10.1126/scirobotics.adt8054
